DE2148779A1 - Verfahren und vorrichtung zum aufbringen eines ueberzuges aus metallischem werkstoff - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum aufbringen eines ueberzuges aus metallischem werkstoff

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DE2148779A1 DE19712148779 DE2148779A DE2148779A1 DE 2148779 A1 DE2148779 A1 DE 2148779A1 DE 19712148779 DE19712148779 DE 19712148779 DE 2148779 A DE2148779 A DE 2148779A DE 2148779 A1 DE2148779 A1 DE 2148779A1
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    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
    • C23C24/10—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat with intermediate formation of a liquid phase in the layer

Description

AEG-Elotlierm GmbH
563 Reinsclieid-Ilasten
Hammesberger Str. Jl 2148779
Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen eines Überzuges axis metallischem Werkstoff
Die Erfindung betrifft das Aufbringen eines Überzuges aus metallischen Werkstoff auf vorgegebene Oberflächenbereiche eines Grundmaterials, insbesondere eines metallischen Werkstückes .
Für viele technische Zwecke werden Werkstücke verwendet, bei denen z.B. an einem Werkstückrohling aus einem vorgegebenen Grundwerkstoff, der z.B. wegen seiner hohen mechanischen Festigkeit gewählt wird, an vorgegebenen Oberflächenbereichen ein Überzug aus einem anderen metallischen Werkstoff angebracht ist, der an diesen Oberflächenbereichen z.B. hohe Härte^erte oder eine hohe Abriebfestigkeit gewährleisten soll. Beide metallischen Werkstoffe können dabei aus Metallen, Legierungen " oder intermetallischen Verbindungen bestehen. Dabei ist es für viele Fälle wichtig, daß die beiden Werkstoffe an ihrer gegenseitigen Grenzfläche eine innige Verbindung miteinander eingehen.
Für das Aufbringen eines metallischen Überzuges auf ein anderes metallisches Grundmaterial werden seit langem Metallspritzverfahren angewendet, bei denen mittelß einer Gas- oder Plasmaflamme das Überzugsmaterial in Form feiner Tröpfchen auf das Grundmatox'ial aufgespritzt wird. Die Erfahrung hat nun aber gezeigt, daß bei diesen Metallspritzverfahren oft Iceine sehr innige Verbindung zwischen Überzugsmaterial und Grundmaterial erreicht werden kann. Außerdem ist es bei diesem Verfahren schwierig, gleichmäßig starke Überzüge zu erzeugen. Dies gilt besonders dann, wenn kompliziert .geformte Oberflächen überzogen werden sollen. Überdies können bei konkaven zu überziehenden Oberflächen manche Oberflächenzonen durch die strahlen flüssiger Metallpartikel oft nicht oder nicht leicht erreicht werden.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbringen eines Überzuges aus metallischen
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Werkstoff auf vorgegebene Oberflächenbereiche eines Grundmaterials anzugeben, bei dem eine innige Verbindung zwischen Überzugs- und Grundmaterial erreicht wird und auch bei komplizierten. Oberi'lächenformen des Grundmaterials eine Überzugs-. schicht gleichmäßiger Dicke erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren gemäß der Erfindung dadurch gelöst ·, daß das Werkstück zumindest mit seinen zu überziehenden Oberflächenbereichen in ein Fließbett gebracht wird, in dem der aufzubringende Werkstoff in Pulverform durch einen aufsteigenden Gasstrom in suspension gehalten wird und daß das Werkstück an den zu überziehenden Oberflächen im Fließbett in einer Oberflächenschicht induktiv erhitzt wird. Dabei wird als Trägergas für das Fließbett vorzugsweise ein inertes Gas, insbesondere ein Edelgas verwendet.
in einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfinderischen Verfahrens werden nach dem Aufbringen, des Pulvers im Fließbett, die zu überziehenden Oberflächenbereiche außerhalb des Fließbettes in einer Oberflächenschicht erneut induktiv erhitzt. Dabei kann diese erneute induktive Erhitzung außerhalb des Fließbettes im Trägergas des Fließbettes erfolgen.
Nach einer· weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfinderischen Verfahrens wird das Werkstück mit seinen zu überziehenden im Fließbett befindlichen Oberflächenbereichen an einem auf. diese Bereiche wirkenden induktiven Übertrager entlang geführt. Dabei können nach Aufbringen des Pulvers im Fließbett die zu überziehenden Oberflächenbereiche außerhalb des Fließbettes noch vorteilhaft an einem auf sie wirkenden induktiven Über·^ · trager entlang geführt werden.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Variante der Erfindung wird ein induktiver Übertrager, der das Aufbringen des Pulvers im Fließbett bewirkt hat, zum Zwecke der nachfolgenden Erhitzung der zu überziehenden Oberflächenbereiche außerhalb des Fließbettes mit dem Werkstück aus dem Bereich des Fließbettes gebracht .
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfinderischen Verfahrens kann schließlich zur Erzeugung von Überzügen verstärkt ei· Dicke die Reihe der Yerfahrensschritte mindestens einmal wiederholt
'Zur Durchführung dieser erfinderischen Verfahren ist eine erfinderische Vorrichtung gekennzeichnet durch einen Behälter mit siebartigem Boden zur Aufnahme des Üborzufiiaterials in Pulverform, durch eine Vorrichtung zum Erzeugen eines aufsteigenden Trägergasstromes in diesen Behälter, durch eine Haltevorrichtung für das zumindest teilweise im Fließbett eingetauchte Werkstück und durch einen in Heizposition zu den zu überziehenden Oberflächen des Werkstückes im Fließbett augeordneten Induktor. Dabei kann die Haltevorrichtung für das Werkstück in einem Vorschubverfahren vorteilhaft zum Bewegen des Werkstückes entlang dem im Fließbett angeordneten Induktor dienen. Vorteilhaft kann noch außerhalb des Fließbettes in Bewegungsrichtung hinter dem ersten Induktor und in Heizposition zu den zu überziehenden Werkstückoberflächen ein zweiter Induktor angeordnet sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfinderischen Vorrichtung zum Überziehen von zentralsymmetrischen Werkstücken dient die Haltevorrichtung zum Drehen des Werkstückes um seine Symmetrieachse.
Eine andere vorteilhafte Variante der erfinderischen Vorrichtung ist dadurch, gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung anyveTrETkal verschiebbaren Schlitten angebracht ist, daß eine Induktorspule über ihre Anschlüsse an diesem. Schlitten befestigt ist und daß eine Vorrichtung vorgesehen ist,zum Verschieben des Schlittens aus einer unteren Position, in der sich die Induktorspule und die zu überziehenden Werkstückoberflächenbereiche innerhalb des Bereiches des Fließbettes befinden, in eine obere Position, in dor sich beide außerhalb dieses Bereiches befinden. Dabei umfaßt die Induktorspule vorteilhaft den Fließbettbehälter und befindet sich daher immer außerhalb des Fließbettes.
Die Erfindung wird nun anhand der Figuren, die Beispiele dar-
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stellen, eingehend erläutert.
Die Figuren 1 und 2 zeigen in zwei Rissen in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zum Aufbringen eines Überzuges auf periphere Oberflächenbereiche eines zentralsymmetrischeii Körpers. Bei dem vorliegenden Beispiel ist dieser Körper ein Rundmesser 1, auf dessen Schneideregion 2 beidseitig ein Überzug aufgebracht worden soll. Dieses Rundmesser 1 ist an der durch die Ziffer 3 (Fig. 2) angedeuteten Einspannung mit horizontal er Achse -in Richtung des' Pfeiles h drehbar- gelagert. Das Rundmesser taucht in einen Behälter 5 ein, der mit einem siebartigen Boden 6 versehen ist. In dem Behälter 5 befindet sich ein Fließbett "/γΐχαα Lfberzugsmateria] , das auf die Sohneidregion 2 aufgebracht werden soll, in Pulverform durch einen durch den siebaitigen Behälterboden 6 zugeführten aufsteigenden Trägergasstx-om in Suspension gehalten wird. Als Trägergas wird z.B. Argon verwendet. Innerhalb des Fließbettes ist ein mit Hochfrequenzstrora gespeister Induktor mit einem schleifenförmigen Heizleiter t, angeordnet, der sich beidseitig über einen Bereich der Schiieideregion 2 des Rundmessers 1 sohliei.lt. Ein zweitor Induktor mit einem ähnlichen Heizleiter 9 ist-außerhalb des Fließbettes in Heizposition relativ zur Schneidregion 2 des Rundmessers 1 angeordnet.
Diese Anordnung arbeitet nun wie folgt:
Mit Hilfe der Einspannung 3 wird das Rundmesser 1 im Sinne de» Pfeiles h gedreht, und dabei mit seiner zu überziehenden Sclmeideregion an den Heizleitern 8 und 9 entlang geführt. Nach Einschalten eines Hochf requenzstroines im Heizleiter 8 wird nun die Schneideregion 1 des Rundine ssers induktiv auf eine Temperatur erhitzt, die etwas höher liegt als die Schmelztemperatur des überzuginaterials. Das im Fließbett 7 suspendierte pulver backt zunächst an der induktiv erhitzten Region dos Rundmessers an, um dann jeweils von der Oberfläche des Grundmaterials nach außen fortschreitend an dieser Region anzuschmelzen. Die Regionert. des Rundmessers, an die in diesem Fließbett Pulver des Übcr-
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zu^naterials aufgebracht wurde , werden durch die Drehung des Kundmessers in. Richtung des Pfeiles k nun außerhalb des Flieflbettes 7 a*1 dem mit Hochfrequenzstrom gespeisten Heizleiter 9 entlang geführt, erneut erhitzt und dabei homogenisiert. Die Dicke des Überzuges kann durch die Drehgeschwindigkeit des Rundmessers eingestellt werden.
Fig. 3 zeigt eine andere Vorrichtung zur Durchführung des erfinderischen Verfahrens.
Ein bolzenförraiges Werkstück Io taucht mit seinem zu überziehenden Endbereich 11 in einelx zylindrischen Behälter 12 ein, in dem ein Flieiibett 13 mit dem suspendiere-uxten Pulver des Überzugsmaterials aufrechterhalten wird. Das Woi'kstück lo, ist mit Hilfe einer Spannzange l'f an einem Schlitten 15 Gefestigt, welcher an einem durch l6 angedeuteten Maschinenständer vertikal verfahrbar ist. An. dem Schiit ben 15 sind auUardein noch die Anschlüsse 17 einer mehrwindigen Induktorspule Ib herausgeführt. Diese Induktorspule lö ist über den zylindrischen FlieUbettbehälter 12 geschoben und überdeckt den zu überziehenden Bereich/H des Werkstücks Io.
Zum Aufbringen des Überzuges auf das Werkstück Io wird zunächst -in der in Fig. 3 gezeigten »stellung des Schlittens 15- in der Induktorspule 18 ein Hochfroquenzstrom eingeschaltet, wodurch das Werkstück Io an seinen zu iibei'ziehenden Oberflächenbereichen in.einer Qberflächenschicht induktiv erhitzt wird. Dadurch backen bzw. schmelzen Partikeln des Überzugsiuaterials aus dem Fließbett -ähnlich wie bei dem Beispiel gemäß den Figuren 1 und 2- an der induktiv erhitzten Oberfläche an. Nach einer vorgegebenen Zeit wird der Schlitten in eine obere Stellung gebracht, in. der Werkstück Io und induktorspule 18 sich nun außerhalb des Fließbettes befinden und die zu überziehenden Teile des Werkstückes Io nun dort bei weiter eingeschaltetem spulenstrora für eine vorgegebene Zeit noch weiter erhitzt werden, wodurch der im Fließbett aufgebrachte Überzug homogenisiert wird.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche . 9 1 Λ 8 7 7
    Verfahren zuni Aufbringen eines Überzuges aus metallischen Werkstoff auf vorgegebene Oberflächenbereiche eines Grunduiaterials eines, insbesondere metallischen Werkstückes, dadurch, gekennzeichnet, daß das Werkstück zumindest mit seinen zu überziehenden Oberflächenbereichen in ein Fließbett gebracht wird, in der der aufzubringende Werkstoff in Pulverform durch einen aufsteigenden Gasstrom in Suspension gehalten wird und daß das Werkstück an den zxi überziehenden Oberflächen im Fließbett iii einer Oberflächenschicht induktiv erhitzt wird.
    2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägergas für das Fließbett ein inertes Gas verwendet wird.
    3) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das inerte Gas ein Edelgas ist.
    k) Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aufbringen des Pulvers im Fließbett, die zu überziehenden Oberflächeribereiche außerhalb des Fließbettes in einer Oberflächenschicht erneut induktiv erhitzt werden.
    5) Verfahren nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß diese erneute induktive Erhitzung im Trägergas des Fließhettes erfolgt.
    6) Verfahren nach Anspruch 1 - 5i dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück mit seinen zu überziehenden im Fließbett befindlichen Oberflächenbereichen an einem auf diese Dereicho wirkenden induktiven Übertrager entlang geführt wird.
    7) Verfahren nach Anspruch 1-6. dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aufbringen des Pulvers im Fließbett die zu überziehenden Oberflächenbereiche außerhalb des Flioßbettes an einem auf sie wirkenden induktiven Übertrager entlang geführt werden.
    8) Verfahren nach Anspruch 1-7« dadurch gekennzeeihnet, daß ein induktiver Übertrager, der das Aufbringen des Pulvers im Fließbett bewirkt hat, zum Zwecke der nachfolgenden Er-
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    hitzung der zu überziehenden Oberflächenbereiche außerhalb daß Fließbettes mit dem Werkstück aus dem Bereich des Fließbettes gebracht wird.
    9) Verfahren nach Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihe der Verfahrensschritte zum Aufbringen eines Überzuges für dieselben Oberflächenbereiche des Werkstückes mindestens einmal wiederholt wird.
    10) Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 - 9j gekennzeichnet durch einen Behälter (5, 12) mit siebartigem Boden (6) zur Aufnahme des Überzugsmaterials in Pulverform, durch oine Vorrichtung zum Erzeugen eines aufsteigernden Trägergasstroraes in diesem Behälter (5, 12), durch eine Haltevorrichtung (3, 1^) für das zumindest teilweise im Fließbett (7, 13) eingetauchte Werkstück (l, lo) und durch einen in Heizposition zu den zu überziehenden Oberflächen des Werkstückes im Fließbett angeordneten induktor (8, 9, 18).
    11) Vorrichtung nach Anspruch Io, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (3) zum Bewegen des Werkstückes (l) entlang dem im Fließbett (7) angeordneten Induktor (8) dient.
    12) Vor-richtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb dos Fließbettes (7» 13) in Bewegungsrichtung hinter· dem ersten Induktor (8) und in Ileizposition zu den v\\ üborzi e.heiiden Werkstückoberf lachen oin zweiter Induktor (9) angoordnet ist.
    13) Vorrichtung nach Anspruch Io oder 11, zum Überziehen von Oberflächen an zentralsymmetrischen Werkstücken (l).dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (3) zum Drehen dos Workytüolios um seine Symmetrieachse dient.
    1h) Vorrichtung nach Anspruch Io, dadurch gekennzeichnet, daß die Hai tcjvorri chtung (l*t) an einem vertikal verschiebbaren ;,<:hl ittcijj (J5) angebracht ist, daß eine Induktorspule (18)
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    BAD ORIQiNAL
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    über ihre Anschlüsse (17) an diesem Schlitten (15) befestigt ist und daß eine Vorrichtung vorgesehen ist,zum Verschieben' des Schlittens aus einer unteren Position, in der sich die Induktorspule (18)und die zu überziehenden Werkstückoberflächenbereiche innerhalb des Bereiches des Fließbettes (13) befinden, in eine obere Position, in der. sich beide außerhalb dieses Bereiches befinden.
    15) Vorrichtung nach Anspruch iht dadurch gekennzeichnet, daß die induktorspule (18) den Fließbettbehälter (12) umfassend sich immer außerhalb des Fließbettes (13) befindet.
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